Abrazivní opotřebení bílých chromov ých litin J. Suchánek
Abrasive wear of white chromium cast irons Received: 24.01.2017 Received in revised form: 30.01.2017 Accepted: 31.01.2017 669.131.2 : 539.56 white cast iron—abrasion
High chromium white cast irons are used in applications such as the mining, grinding, mineral handling and cement industries. The ef fec t of heat treatment on hardness and abrasion resistance of white cast irons Cr27 and Cr15Mo2 was investigated. Specimens were austenitized at dif ferent temperatures in the range 9 0 0 – 120 0 °C for 1 h, quenched in air and tempered at 20 0 – 70 0 °C for 2 h. Wear test s were carried out using a pin- on- disc tribometer under dr y sliding conditions. The maximum of abrasion resistance was obtained af ter quenching 1,150 °C / 1 h / air and tempering 500 °C / 2 h.
Ú vo d Při volbě materiálu pro strojní součásti se vychází z požadavku zajistit životnost stroje či strojního zařízení při minimálních výrobních a provozních nákladech. Důležitými faktory jsou přitom provozní mechanické a tepelné namáhání a charakter degradačních procesů, které působí na jejich povrchu. Základním předpokladem pro optimální volbu materiálů je proto znalost jejich chování v různých podmínkách provozu. Obvykle se věnuje velká pozornost namáhání vyvolanému působením statických a dynamických sil, protože při překročení meze pevnosti či meze únavy u důležitých součástí dochází k náhlé změně kvality – k lomu. Na funkčním povrchu exponovaných součástí však působí i další degradační procesy, které postupně zhoršují parametry strojů a strojních zařízení. Mezi tyto degradační procesy patří i abrazivní opotřebení vyvolané interakcí tvrdých, obvykle minerálních částic s funkčním povrchem součástí. V extrémních případech vede intenzivní abrazivní opotřebení k velkým ztrátám při výpadku produkce vyvolaném nucenou odstávkou stroje či strojního zařízení, dále ke zvýšení nákladů na výrobu náhradních dílů či jejich renovaci a nákladů na vlastní údržbu. Často se uvádí, že 50 % případů opotřebení v průmyslu je způsobeno procesy abraze. Abrazivní opotřebení je charakterizováno oddělováním a přemísťováním částic materiálu při rýhování a řezání tvrdými částicemi. Tyto částice mohou být volné nebo určitým způsobem vázané. V technické praxi je znám i druhý případ abrazivního opotřebení, kdy tvrdé částice jsou přítomny mezi dvěma funkčními povrchy, které jsou v relativním pohybu. Uvedený případ je typický pro drcení a mletí hmot. Vyskytuje se však i u kluzných dvojic, kde vnikají tvrdé nečistoty mezi nedostatečně utěsněné funkční povrchy. V procesu adhezivního opotřebení mohou také vznikat tvrdé částice otěru, které působí na jeden nebo oba kluzné povrchy abrazivně [1]. Odolnost proti opotřebení částicemi nemůže být bezprostřed. ně spojována s nějakou materiálovou charakteristikou, přes. tože pevnost, tvrdost a houževnatost opotřebovávaného . materiálu mohou mít značný vliv na životnost součástí a celých systémů [2]. Pro dosažení požadované životnosti hraje významnou roli správná volba materiálu. Vysokolegované bílé litiny se primárně používají pro součásti kalových čerpadel a další díly pracující v obtížných podmínkách (důlní stroje a zařízení, manipulace s materiálem, drcení a broušení) [3], [4], [5]. Z á k l a d n í p o ž a d av k y n a s t r u k t u r u b í l ýc h c h r o m ov ýc h l i t i n
prof. Ing. Jan Suchánek, CSc. ČV U T v Praze, Fakulta strojní, Ústav strojírenské technologie | CTU Prague, FME, D e p a r t m e n t o f M a n u f a c t u r i n g Te c h n o l o g y jan.suchanek@fs.cvut.cz
Mikrostruktura bílých chromových litin je tvořena kovovou matricí a 25–35 obj. % karbidů. Množství, tvar, rozměry i rozložení primárních i eutektických karbidů v odlitcích z bílých chromových litin jsou určeny procesem krystalizace. Strukturu kovové matrice je možno regulovat legováním a tepelným zpracováním, kdežto karbidická fáze se po skončení krystalizace nemění. Vysoká odolnost proti abrazivnímu opotřebení se docílí, pokud karbidická fáze splňuje tyto požadavky: velký podíl tvrdých karbidů (tvrdších než abrazivní částice), rovnoměrné rozložení karbidů v matrici, minimální rozměry karbidů. Přitom jsou nežádoucí hrubé primární karbidy, protože jsou křehké a snadno se porušují [6], [7]. Maximální odolnost proti opotřebení částicemi se dosahuje v případě martenzitické matrice, která se získá po tepelném zpracování. Kovová matrice totiž musí splňovat tyto požadav
S l é vá re ns t v í . L X V . l e d e n – ú n o r 2017 . 1–2
21
L EG OVA N É L I T I N Y
Abrazivní opotřebení bílých chromových litin
